Эти агрегаты являются гидродвигателями возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения, преобразующими энергию потока жидкости в механическую энергию перемещающегося поршня (корпуса цилиндра) или шибера с валом.
В станках и других технологических машинах широко применяются поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонними и двухсторонними штоками (рис. 2.5,а,б,в,г). Штоки могут быть подвижными и неподвижными. При неподвижном штоке подвод масла может осуществляться через него или с помощью гибких шлангов.
Рассмотрим схему гидроцилиндра с односторонним штоком (рис. 2.5,а).
На схеме:
р1 и р2 – рабочее давление и противодавление;
D и d – диаметры поршня и штока;
Fшт – площадь сечения штока;
F1 и F2 = F1–Fшт – рабочие площади поршня в поршневой и штоковой полостях:
Р = R+S – развиваемая сила, где R – сила технологического сопротивления, а S – сила трения в уплотнениях цилиндра.
p1∙F1= p2∙F2 + R + S – уравнение равновесия сил на поршне.
Очевидно:
Скорости перемещения поршня вправо и влево, если пренебречь утечками, равны:
При этом: v1 < v2.
Соотношения скоростей перемещения поршня вправо и влево зависят от соотношения рабочих площадей поршня:
или
Обычно d = (0,25-0,4)×D, при этом v1/v2 = 0,94-0,84.
В цилиндрах с двухсторонним штоком v1=v2, но осевые размеры таких цилиндров больше.
Кроме цилиндров двухстороннего действия используются также цилиндры одностороннего действия (рис. 2.5,д,е) и поворотные гидродвигатели.
Рассмотрим шиберный поворотный гидродвигатель (рис. 2.5,ж). В нём шибер (или лопасть) с валом совершает возвратно-поворотные движения.
Развиваемые окружная сила на шибере в Н и крутящий момент в Н×м:
P = p×B×(R– r),
где – механический КПД гидродвигателя; В – ширина шибера; В, R, r – в мм; р – в МПа.
Частота качаний в минуту вала гидродвигателя ,
где Q – подача масла в л/мин;
– коэффициент подачи;
W – рабочий объём гидродвигателя в мм3 (или пропускная способность).
где – угол поворота шибера в радианах ( здесь в градусах).
На рис. 2.5,з показан поршневой поворотный гидродвигатель, в котором имеется цилиндр со штоком-рейкой для привода реечного колеса с выходным валом.